(57)【要約】      （修正有）【課題】  回転工具の長手方向に延伸する少なくとも一つの外部切りくず用溝を備えた、切りくず除去式機械加工用の回転工具製作方法を提供する。【解決手段】  製作方法が、超硬合金と、サーメットあるいはセラミック粉末と、ポリマーのようなキャリアとの混合体を準備する段階と、押出し機に該混合物を設置する段階とを含んでいる。ダイ３を介して該混合物を押出し、混合体の直径を形成する。切りくず用溝１０、１０Ａを形成するために、混合体はチゼル９を通過する。【選択図】  図１
2005046995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転工具の長手方向に延伸する少なくとも一つの外部切りくず用溝を備えた、切りくず除去式機械加工用の回転工具製作方法であって：
Ａ）超硬合金と、サーメットあるいはセラミック粉末と、ポリマーのようなキャリアとの混合体を準備する段階と、
Ｂ）押出し機に該混合物を設置する段階と、
Ｃ）ダイ（３）を介して送り方向（Ｆ）に該混合物を押出し加工し、混合体の直径を形成する段階と、
Ｄ）少なくとも一つの切りくず用溝（１０；１０Ａ）を形成するために、該混合体がダイ（３）を出て手段（９）を通過することを可能にする段階と、
Ｅ）溝のないシャンク部分を形成するために、該手段（９）を該混合体と接触しないように配置する段階と；
Ｆ）該混合体が固化しグリーンボデーを形成することを可能にする段階と、
Ｇ）該グリーンボデーを焼結する段階と、
Ｈ）研削加工のような適切な仕上げ機械加工を行なう段階と、
を含んでいる回転工具製作方法において；
該少なくとも一つの切りくず用溝（１０；１０Ａ）が、切りくず除去式機械加工を行なう手段により形成されていることを特徴とする、回転工具製作方法。
【請求項２】
該切りくず除去式機械加工が、少なくとも一つのチゼル（９）又はミルのようなもので行われることを特徴とする、請求項１に記載の回転工具製作方法。
【請求項３】
少なくとも一つの切りくず用溝（１０；１０Ａ）を形成する以前に、少なくとも一つの冷却用穴（１１；１１，１１Ａ；１１Ａ）が、該混合体に形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の回転工具製作方法。
【請求項４】
押出し加工が室温で行なわれることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転工具製作方法。
【請求項５】
該混合体は、該押出し機を出る際に回転されるようになっていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転工具製作方法。
【請求項６】
該チゼル（一つ以上）が送り方向に対して斜角で延伸していることを特徴とする、請求項５に記載の回転工具製作方法。
【請求項７】
切削加工が該混合体を回転することなく行なわれていて、直線溝が得られるようになっていて、その後、該混合体が回転されるようになっていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転工具製作方法。
【請求項８】
グリーンボデーを切りくず除去式機械加工用の工具に押出すための、押出し機の形状をした装置であって：
ハウジング（１）と、該ハウジング（１）と接続したダイ（３）と、超硬合金、サーメットあるいはセラミック粉末、及びポリマーのようなキャリアとの混合体をもたらす手段とを具備する装置において；
切りくず除去式機械加工用手段（９）は、該混合体が該押出し機を出る区域に備えられていることを特徴とする装置。
【請求項９】
該切りくず除去式機械加工用手段が、少なくとも一つのチゼル（９）あるいは同様なものを備えていることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
該切りくず除去式機械加工用手段は、該混合体と係合することなく可動であることを特徴とする、請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
該ダイ（３）の下流で、かつ該少なくとも一つのチゼル（９）あるいは同様なものの上流に設置されたスリーブ（５）であって、該ダイ（３）の中心軸周囲で該ダイ（３）に対して回転可能なスリーブ（５）をさらに含んでいることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
切りくず除去式機械加工用の工具であって；
該工具となるグリーンボデーが押出し加工により製作されていて、該グリーンボデーは焼結加工されており、該工具が少なくとも一つの切りくず用溝を備なえている工具において；
該切りくず用溝（１０，１０Ａ）が、切りくず除去式機械加工により製作されていることを特徴とする工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切りくず除去式機械加工用の、超硬合金又はサーメット又はセラミック型の回転工具製作方法に関するものであって、回転工具は少なくとも一つのヘリカル状に延伸している切りくず用溝を備えている。回転工具製作方法は、超硬合金と、サーメット又はセラミック粉末と、キャリアとの混合物を準備する段階と、後に焼結されかつ機械加工されるグリーンボデーを作るためにノズルを介して混合物をプレスする段階とを含んでいる。少なくとも一つの切りくず用溝がグリーンボデーに形成されている。本発明は、本発明による方法を実行するための装置と、本発明による方法で製作される回転工具とにも関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじれ刃ドリル又はエンドミルのような工具は、一般に焼結した円柱状ブランクから製作が開始されていて、切りくず用溝が円柱状ブランクに研削加工されており、研削加工されたブランクは続いて円柱体シャンクとろう付けされ完成工具となる。これは高価で時間を要する製作方法である。この問題は、特許文献１に開示されているように、キャリアに混合された硬質合金を射出成形することにより部分的に解決されてきた。ブランクの外周に沿って一定ピッチの切りくず用溝を備えた押出加工されたドリルブランクは、硬質合金粉末を押出し温度に加熱することにより、かつブランクを回転している間にマンドレル及びノズルにより形成されたスペースを介して加熱された粉末をプレスすることにより得られる。ブランクは押出し加工によりノズルの内面に備えられたヘリカル状リッジを通過する方向にガイドされ、ブランクに沿って切りくず用溝が形成される。この公知な方法の欠点は以下のことであって、切りくず用溝はブランクの全長に沿って形成され、その後シャンクとろう付けするべく、適切な長さに切断されることである。
【０００３】
本問題のさらなる解決は、特許文献２に開示されていて、例えばねじれ刃ドリル又はエンドミルが、押出し加工プロセスによりブランクを成形することで製作されている。押出し加工の間、混合体は、混合体の外周縁表面に円柱形状を提供するダイを介して通過される。複数のジョーが混合体を処置するためのダイの下流に設置されている。各ジョーは、ヘリカル状溝を形成するべく押出し材料の外表面と係合するヘリカル状リッジを含んでいて、そのヘリカル溝は工具に切りくず用溝を構成する。押出し時に、ジョーが、切りくず用溝の形成を中断するべく混合体から離間され、従って工具のシャンク部分が形成される。本方法の欠点は、溝の形成により冷却用チャンネルが悪影響を受けることである。一セットのジョーが一つのタイプの溝の幾何学的形状を作るだけである。もし異なるピッチを所望する場合、異なるセットのジョーを使用しなければならない。溝チャンネルは、回転中に形成される。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４７７９４４０号明細書
【特許文献２】国際公開第００／７４８７０号パンフレット
【特許文献３】米国特許第５４３８８５８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主目的は、切りくず用溝のパラメータを容易に変更することのできる方法と装置とを提供することである。
本発明の他の目的は、先に製作された構造体に影響を与えない方法で、切りくず用溝を製作することである。
本発明の目的は、多数の異なる実施の形態を同一装置で生産できることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の主目的は、独立請求項における特徴を有する方法と装置とにより達成されている。本発明の好適な実施の形態は従属請求項に規定されている。
【０００７】
回転工具の長手方向に延伸する少なくとも一つの外部切りくず用溝を備えた、切りくず除去式機械加工用の回転工具製作方法が：
Ａ）超硬合金と、サーメットあるいはセラミック粉末と、ポリマーのようなキャリアとの混合体を準備する段階と、
Ｂ）押出し機に該混合物を設置する段階と、
Ｃ）ダイを介して送り方向（下）に該混合物を押出し加工し、混合体の直径を形成する段階と、
Ｄ）少なくとも一つの切りくず用溝を形成するために、該混合体がダイを出て手段を通過することを可能にする段階と、
Ｅ）溝のないシャンク部分を形成するために、該手段を該混合体と接触しないように配置する段階と；
Ｆ）該混合体が固化しグリーンボデーを形成することを可能にする段階と、
Ｇ）該グリーンボデーを焼結する段階と、
Ｈ）研削加工のような適切な仕上げ機械加工を行なう段階と、
を含んでいる回転工具製作方法であって；
該少なくとも一つの切りくず用溝が、切りくず除去式機械加工を行なう手段により形成されていることを特徴とする。
【０００８】
グリーンボデーを切りくず除去用機械加工のための工具に押出すための、押出し機の形状をした装置が：
ハウジングと、該ハウジングと接続したダイと、超硬合金、サーメットあるいはセラミック粉末、及びポリマーのようなキャリアとの混合体をもたらす手段とを具備する装置であって；
切りくず除去式機械加工用手段は、該混合体が該押出し機械を出る区域に備えられていることを特徴とする。
【０００９】
切りくず除去式機械加工用の工具であって；
該工具となるグリーンボデーが押出しにより製作されていて、該グリーンボデーは焼結加工されており、該工具が少なくとも一つの切りくず用溝を備なえている工具において；
該切りくず用溝が、切りくず除去式機械加工により製作されていることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は切りくず除去式機械加工用の回転工具の製作方法に関するものであって、前記工具は工具の長手方向に延伸する少なくとも一つの切りくず用溝を備えている。本発明による方法により作られた工具は、例えばヘリックスドリル又はエンドミルを構成することができる。
【００１１】
図１は、細長いグリーンボデー、特に切りくず除去式機械加工用の回転工具のためのグリーンボデーを製作するための押出し機の一部区画を図示している。押出し機は、ハウジング１と、ハウジング１と一体になったダイ３とを備えている。スリーブ５がダイ３の事由端部と接続されていて、前記スリーブ５は、適切ないずれの軸受装置によりダイの長手中心軸Ａの周囲で、ダイ３に対して選択的に回転可能になっている。スリーブ５は速度可変の外部動力源（図示されていない）により回転される。この装置によりスリーブ５の回転速度を変更することが可能となり、本発明の重要な特徴となっている。スリーブ５の回転方向は、図１における矢印Ｒで図示されている。
【００１２】
ダイ３とスリーブ５とにより形成されたキャビティに二本の弾力性のあるフィラメント７が備えられていて、前記フィラメント７は、ダイ３のコンポーネントに固定された図１における右側端部を備えていて、一方フィラメント７の左側端部は自由である。
【００１３】
回転式スリーブ５の自由端部区域に、切削手段９が二つのチゼル（chisel）９形状で備えられている。切削時において、チゼルは静止しているけれど、矢印Ａの方向に調節可能であって、回転式スリーブ５の自由端部から送り出されるグリーンボデーに対する直交方向位置を変更出来るようになっている。
【００１４】
本発明による方法が：
Ａ）超硬合金と、サーメットあるいはセラミック粉末と、ポリマーのようなキャリアとの混合体を準備する段階と、
Ｂ）押出し機に該混合物を設置する段階と、
Ｃ）ダイ（３）を介して送り方向（下）に該混合物を押出し加工し、混合体の直径を形成する段階と、
Ｄ）少なくとも一つの切りくず用溝（１０；１０Ａ）を形成するために、該混合体がダイ（３）を出て手段（９）を通過することを可能にする段階と、
Ｅ）溝のないシャンク部分を形成するために、該手段（９）を該混合体と接触しないように配置する段階と；
Ｆ）該混合体が固化しグリーンボデーを形成することを可能にする段階と、
Ｇ）該グリーンボデーを焼結する段階と、を含んでいる。
【００１５】
前述の方法は、最も一般的な方法である。通常、切りくず用溝は、工具の長手方向にヘリカル状に延伸している。このことは、混合体が、スリーブ５の自由端部を出る際に回転するために、スリーブ５は回転されることを意味している。前述したように、スリーブ５の回転は、外部の速度可変動力源により作動されているので、スリーブ５の回転速度は、混合体の軸方向速度を変化することなく変更することができる。従って、ヘリカル状の切りくず用溝のピッチは、スリーブ５の回転速度を調節することにより、異なった値とすることができる。通常工具は一定ピッチのヘリカル状の切りくず用溝を備えているが、溝切削加工時におけるスリーブ５の回転速度を変更することにより、異なるセグメントにおいて異なるピッチの値とすることができる。
【００１６】
混合体は異なる成分であるかも知れないので、回転速度の変化に対する感受性が強い。このことは、スリーブ５の回転速度を変更することにより処理することができる。異なる成分により焼結時における収縮も異なってくる。収縮はピッチに影響するので、収縮の違いに対する適切な考慮も、スリーブ５の回転速度を変更することにより処理することができる。
【００１７】
通常、本発明による方法により製作された工具は、工具の長手方向に沿ってヘリカル状に延在するか、あるいは直線状に延在するかどちらかの内部冷却用穴を備えている。冷却用穴は、特許文献３に開示されているような、弾力性のあるフィラメント７により形成されている。スリーブ５がダイ３に対して回転される場合、フィラメント７は回転のねじりに追従し、すなわちヘリカル状の冷却用穴が形成される。スリーブ５が回転されない場合、直線状穴が形成される。
【００１８】
スリーブ５は、スリーブ５を出てゆく混合体の回転を促進するために、溝を備えていてもよい。そのような場合、焼結体は突出部を備えていて、その突出部は、仕上げ加工において研削加工等により除去される必要がある。好ましくは、端部及びシャンク部分と、逃げ面と、溝チャンネルとにおいて研削加工が行なわれる。
【００１９】
好ましくは、切削加工は、少なくとも一つの可動チゼル９あるいはミルのような同様なもので行なわれる。好適な実施の形態において、切削加工は、ダイ３とスリーブ５との下流に設置された二つのチゼル９により行なわれ、チゼルはお互いに対して矢印方向Ａに可動である。各チゼル９は、切りくず除去式機械加工を受ける混合体に対して直交的に可動でもある。チゼルの混合体に対する直交方向の適切な調節により、混合体の回転は促進あるいは中和される。チゼル９は、溝ピッチを乱すことを回避するために送り方向に対して斜角で配向されている。
【００２０】
押出し加工は好ましくは室温で行なわれる。チゼルは切削加工を容易にするために予熱されてもよい。
【００２１】
図３において、グリーンボデー１２Ａの実施の形態が概略的に図示されていて、前記グリーンボデーは、図１による押出し機で製作される。図３から明らかなように、グリーンボデーは、切りくず用溝１０のある部分とない部分とを交互に備えている。切りくず用溝１０のある部分を作るために、チゼル９はスリーブ５を出てゆく混合体を機械加工する。切りくず用溝のない部分を作るために、チゼル９は、矢印Ａの方向に外向きに配置され混合体の機械加工は停止され、すなわちシャフト部分が製作される。図３から理解されるように、内部冷却用穴１１は、グリーンボデー全体に沿ってヘリカル状に延在している。即ち、切りくず用溝１１のある部分とない部分との両部分の製作時において、スリーブ５は回転されている。
【００２２】
図４において別の実施の形態のグリーンボデー１２Ａが概略的に図示されていて、前記グリーンボデーは図１による押出し機により製作される。図４における実施の形態は、図３のそれと以下の点で異なっていて、内部冷却用穴１１Ａが、シャフト部分１３において直線状であるセグメント１１Ａ′、即ち切りくず用溝のない部分を備えている。このことは、シャフト部分を製作する際に、スリーブ５を回転しないことにより製作されている。
【００２３】
図５において、さらに別の実施の形態のグリーンボデー１２Ｂが概略的に図示されていて、前記グリーンボデーは図１による押出し機で製作される。図５における実施の形態は、図３及び４におけるそれらと以下の点で違っていて、内部冷却用穴１１Ａはグリーンボデーの全長に沿って直線状である。他の違いは、図５におけるグリーンボデーは、グリーンボデーの全長に直線状に延伸している、ただ一つの切りくず用溝１０Ａを備えているだけである。図５におけるグリーンボデーは、スリーブ５を回転させずに、かつ一つのチゼル９だけを使用することにより製作されている。
【００２４】
一般に、切りくず除去式機械加工用工具を作るために、前述のグリーンボデーは焼結され、もし必要なら、仕上げ機械加工、例えば研削加工が行なわれる。
【００２５】
本発明の実行可能な修正
通常、スリーブ５の内面は滑らかである。しかしながらもし、混合体に対して適切に回転を伝えるのに、スリーブ５の内面と、グリーンボデーとの間の摩擦が、余りに小さすぎるなら、スリーブ５の内部に駆動手段、例えばスリーブ５の軸方向にヘリカル状に延在する溝を備えることが可能である。
【００２６】
図１に概略的に図示されている押出し機の実施の形態において、フィラメント７は内部冷却用穴を形成するために備えられている。しかしながら、本発明の範囲内において、ピン等を使用することも可能である。本発明の範囲内において、フィラメント／ピンの長さを変更することも可能である。もしチゼルが混合体の切りくず除去式機械加工を行なっている区域にまで全域にわたって延在しているなら、フィラメント／ピンは、チゼルにより行なわれている切りくず除去式機械加工に関連する補助機能を果している。
【００２７】
前述の実施の形態において、内部冷却用穴が備えられている。しかしながら、本発明による方法は、冷却用穴のない回転工具の製作に使用することもできる。その場合押出し機におけるフィラメント７は取りのぞかれる。
【００２８】
別の実施の形態において、直線溝を備えたグリーンボデーを得るために、溝は回転されていない押出し機械に切削されていて（即ちスリーブ５は回転されていない）、従ってそのグリーンボデーは溝形成後でグリーンボデーの固化する以前に回転される。
【００２９】
本発明の範囲内において、溝の断面は変更されてもよい。これに限定するものではないが、例示においては、湾曲断面及びＶ字形断面が説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明による方法の実施の形態を概略的に示している。
【図２】図２は、本発明による方法を実施するために使用されるドリルの一部を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明による方法により製作された第一回転工具の一部の側面図であって、フラッシュチャンネルが点線で図示されている。
【図４】図４は、本発明による方法により製作された第二回転工具の一部の側面図であって、フラッシュチャンネルが点線で図示されている。
【図５】図５は、本発明による方法により製作された第三回転工具の一部の側面図であって、フラッシュチャンネルが点線で図示されている。
【符号の説明】
【００３１】
１    ハウジング
３    ダイ
５    スリーブ
７    フィラメント
９    チゼル
１１，１１Ａ，１１Ａ′    冷却用穴
１２，１２Ａ，１２Ｂ    グリーンボデー
１３    シャフト部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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